Oligomerization of IHF protein in the presence of metal cations

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The oligomeric state of the nucleoid-associated protein IHF (integration host factor) plays a significant role in organizing and compacting bacterial nucleoids, as well as in the process of bacterial resistance to adverse environmental conditions, including antibiotics. Although IHF was identified more than 25 years ago, the molecular mechanisms of its involvement in such processes remain poorly understood. In this study, using small-angle X-ray scattering, various oligomeric forms of IHF were first identified in aqueous solution depending on the presence of metal cations. It was found that the presence of Mg2+ and K+ ions inhibits the formation of high-order oligomers. The obtained data can be useful in developing strategies to overcome bacterial resistance to drugs.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. M. Gordienko

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: alex.gor99@mail.ru
Russian Federation, Moscow

L. A. Dadinova

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: alex.gor99@mail.ru
Russian Federation, Moscow

M. V. Petoukhov

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”; Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences; A.N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: alex.gor99@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

A. A. Mozhaev

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”; Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: alex.gor99@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

V. A. Manuvera

Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine of Federal Medical Biological Agency; Moscow Institute of Physics and Technology

Email: alex.gor99@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Dolgoprudny

V. N. Lazarev

Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine of Federal Medical Biological Agency; Moscow Institute of Physics and Technology

Email: alex.gor99@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Dolgoprudny

E. V. Shtykova

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: alex.gor99@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Dame R.T., Rashid F.-Z.M., Grainger D.C. // Nat. Rev. Genet. 2020. V. 21. P. 227. https://doi.org/10.1038/s41576-019-0185-4
  2. Rohs R., West S., Sosinsky A. et al. // Nature. 2009. V. 461. P. 1248. https://doi.org/10.1038/nature08473
  3. Shahul Hameed U.F., Liao C., Radhakrishnan A.K. et al. // Nucl. Acids Res. 2019. V. 47. P. 2666. https://doi.org/10.1093/nar/gky1299
  4. Bai L., Morozov A.V. // Trends Genet. 2010. V. 26. P. 476. https://doi.org/10.1016/j.tig.2010.08.003
  5. Wang W., Li G.W. Chen C. et al. // Science. 2011. V. 333. P. 1445. https://doi.org/10.1126/science.1204697
  6. Frenkiel-Krispin D., Ben-Avraham I., Englander J. et al. // Mol. Microbiol. 2004. V. 51. P. 395. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2003.03855.x
  7. Rice P.A., Yang S., Mizuuchi K. et al. // Cell. 1996. V. 87. P. 1295. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(00)81824-3
  8. Grant R., Filman D., Finkel S. et al. // Nat. Struct. Mol. Biol. 1998. V. 5. P. 294. https://doi.org/10.1038/nsb0498-294
  9. Luijsterburg M.S., Noom M.C., Wuite G.J. et al. // J. Struct. Biol. 2006. V. 156. P. 262. https://doi.org/10.1016/j.jsb.2006.05.006
  10. Frenkiel-Krispin D., Minsky A. // J. Struct. Biol. 2006. V. 156. P. 311. https://doi.org/10.1016/j.jsb.2006.05.014
  11. Дадинова Л.А., Петухов М.В., Гордиенко А.М. et al. // Биохимия. 2023. Т. 88. № 5. С. 785. https://doi.org/10.31857/S032097252305007X
  12. Lee S.Y., Lim C.J., Droge P. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 5. P. 18146. https://doi.org/10.1038/srep18146
  13. Nash H.A., Robertson C.A. // J. Biol. Chem. 1981. V. 256. P. 9246. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)52537-6
  14. Hales L.M., Gumport R.I., Gardner J.F. // J. Bacteriol. 1994. V. 176. P. 2999. https://doi.org/10.1128/jb.176.10.2999-3006.1994
  15. Lin J., Chen H., Dröge P. et al. // PLoS One. 2012. V. 7. № 11. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049885
  16. Holbrook J.A., Tsodikov O.V., Saecker R.M. et al. // J. Mol. Biol. 2001. V. 310. № 2. P. 379. https://doi.org/10.1006/jmbi.2001.4768
  17. Feigin L.A., Svergun D.I. Structure analysis by small-angle x-ray and neutron scattering. New York: Plenum Press, 1987. 335 p.
  18. Peters G.S., Zakharchenko O.A., Konarev P.V. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2019. V. 945. P. 162616. https://doi.org/10.1016/j.nima.2019.162616
  19. Peters G.S., Gaponov Y.A., Konarev P.V. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2022. V. 1025. P. 166170. https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.166170
  20. Hammersley A.P. // J. Appl. Cryst. 2016. V. 49. P. 646. https://doi.org/10.1107/S1600576716000455
  21. Konarev P.V., Volkov V.V., Sokolova A.V. et al. // J. Appl. Cryst. 2003. V. 36. P. 1277. https://doi.org/10.1107/S0021889803012779
  22. Manalastas-Cantos K., Konarev P.V., Hajizadeh N.R. et al. // J. Appl. Cryst. 2021. V. 54. P. 343. https://doi.org/10.1107/S1600576720013412
  23. Konarev P.V., Svergun D.I. // IUCr J. 2015. V. 2. P. 352. https://doi.org/10.1107/S2052252515005163
  24. Svergun D.I. // J. Appl. Cryst. 1992. V. 25. P. 495. https://doi.org/ 10.1107/S0021889892001663
  25. Porod G. Small-Angle X-Ray Scattering ed O Glatter and O Kratky. London: Academic, 1982.
  26. Petoukhov M.V., Franke D., Shkumatov A.V. et al. // J. Appl. Cryst. 2012. V. 45. № 2. P. 342. https://doi.org/10.1107/S0021889812007662
  27. Svergun D.I., Barberato C., Koch M.H.J. // J. Appl. Cryst. 1995 V. 28. P. 768. https://doi.org/10.1107/S0021889895007047
  28. Konarev P.V., Volkov V.V., Sokolova A.V. et al. // J. Appl. Cryst. 2003. V. 36. P. 1277. https://doi.org/10.1107/S0021889803012779
  29. Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. М.: Наука, 1986. 278 c.
  30. Jacques D.A., Guss J.M., Svergun D.I. et al. // Acta Cryst. D. 2012. V. 68. P. 620. https://doi.org/10.1107/S0907444912012073.
  31. Guinier A. // Ann. Phys. 1939. V. 12. P. 161.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Analysis of MURR curves from IHF protein: a - experimental small-angle scattering curves from IHF: 1 - concentration of 10 mg/mL in buffer I, 2 - concentration of 4.8 mg/mL in buffer I, 3 - concentration of 10 mg/mL in buffer II, 4 - concentration of 4.8 mg/mL in buffer II; a, b, c, d - corresponding curves calculated from the distance distribution function (color gamma corresponds to pair functions). The curves are separated in pairs vertically for better visualization; b - distance distribution functions p(r): a, b, c, d correspond to concentrations 1, 2, 3, 4, respectively, in panel a; c - plots in Kratky coordinates: 1, 2, 3, 4 correspond to concentrations in panel a

Download (482KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Approximation of experimental MURR data by equilibrium mixtures from IHF in buffer I: a - at a concentration of 4.8 mg/mL, b - at a concentration of 10 mg/mL, 1 - experimental data, 2 - calculated scattering curve obtained in the OLIGOMER program from a mixture of oligomers obtained in HEMIX; c, d - models of hexamer and dimer of IHF at a concentration of 4. 8 mg/mL; f, g - models of IHF dodecamer and tetramer at a concentration of 10 mg/mL; e, f - histograms of volume and number fractions in the equilibrium oligomer mixture

Download (371KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Approximation of experimental MPR data by equilibrium mixtures from IHF in buffer II: a – at a concentration of 10 mg/ml, 1 – experimental data, 2 – calculated scattering curve obtained in the OLIGOMER program from a mixture of dimers, tetramers and hexamers obtained in HEMIX (χ2 = 1.7); b – model IHF hexamer, b – IHF tetramer model, d – IHF dimer model; d – histogram of volume and numerical fractions of oligomers in an equilibrium mixture

Download (433KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».